专利名称：一种水平井冲砂装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及石油开采中的冲砂技术，尤其涉及一种水平井冲砂装置。
背景技术：
目前水平井冲砂基本上采用常规冲砂方式，这种冲砂方式存在着严重问题，均达 不到理想效果，严重影响后续举升等工艺的进行。对于大量出现的出砂水平井，水平井冲砂 已经成为瓶径技术，必须加以解决，否则将严重制约水平井技术在出砂区块的应用。水平井冲砂主要存在如下两个问题(1)井底沉砂的搅动及悬浮竖直井段冲砂，冲砂笔尖推进的方向垂直于井底砂 面，井底砂可以被充分搅动起来，悬浮于冲砂液中。但对于大斜度井及水平井，用常规冲砂 方式冲砂时，冲砂笔尖推进的方向趋于与井底砂面平行，冲砂液不能直接垂直作用于井底 砂面，井底沉砂不能被充分搅动起来并悬浮于冲砂液中，造成砂冲不出来。(2)井底砂的水平运移各种井斜角情况下都有重力影响存在，相关试验及资料 表明，井斜角在0 30°之间，液流中的砂粒有足够长的沉降距离，而且砂和井壁的摩擦力 也非常小，因此当液流流速高于砂粒的沉降速度就可将之携出。随着井斜角增加，砂粒沉降 到井壁的距离在缩短，而且砂和井壁的摩擦力也在增加，给砂的运移带来困难。
发明内容
本发明实施例提供一种水平井冲砂装置，以解决严重制约水平井技术应用的水平 井冲砂问题。为解决上述技术问题，本发明提供一种水平井冲砂装置，所述水平井冲砂装置的 井下管柱为同心双管冲砂管柱，所述同心双管冲砂管柱分为上部竖直井段部分和下部水平 井段部分，包括外层管柱4与内层管柱5 ；其中，所述上部竖直井段部分设交叉流道密封器 3以实现流道转换，在所述上部竖直井段部分冲砂动力液由冲砂管2输入，通过所述交叉流 道密封器3后转换到外层管柱4与内层管柱5之间的环形流道内，驱动所述下部水平井段 部分的反循环水力喷射泵7工作，在所述下部水平井段部分乏动力液与高含砂液的混合液 经所述反循环水力喷射泵7吸入后，由所述内层管柱5输出，然后通过所述交叉流道密封器 3后转换到冲砂管2和衬管1之间的环空输出，实现与地面常规冲砂流程的对接。可选的，在本发明的一实施例中，所述反循环水力喷射泵7包括冲砂喷嘴9和泵吸 入口 8。可选的，在本发明的一实施例中，所述冲砂动力液输入井下后分为两部分一部分 经所述冲砂喷嘴9以100m/S以上的流速正向喷出，射流在井筒内呈扇形扩散，使水平段沉 砂悬浮于所述冲砂动力液中，形成所述乏动力液与高含砂液的混合液；另一部分驱动所述 反循环水力喷射泵7工作，所述乏动力液与高含砂液的混合液通过所述反循环水力喷射泵 7的泵吸入口 8吸入后，由所述内层管柱5输出，并在井底形成负压。可选的，在本发明的一实施例中，所述乏动力液与高含砂液的混合液在所述内层管柱5内高速流动，流速达2m/s以上，液体流动状态由层流转变为紊流。上述技术方案具有如下有益效果因为井下管柱采用同心双管冲砂管柱，井下泵 采用反循环水力喷射泵，并设计冲砂喷嘴，使冲砂、排砂相结合，实现水平井负压冲砂。
为了更清楚地说明本发明 实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可 以根据这些附图获得其他的附图。图1是本发明实施例一种水平井冲砂装置结构示意图；图2是本发明实施例一种反循环水力喷射泵外工作筒示意图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。(1)地面配套设备与常规冲砂相同。(2)井下管柱采用同心双管冲砂管柱。整个管柱分为上部竖直井段部分和下部水 平井段部分，设交叉流道密封器以实现流道转换，由交叉流道密封器在衬管内的滑动实现 冲砂管柱在井筒中的移动。在水平井段部分乏动力液与高含砂液的混合液由同心管柱的内 层管输出，混合液在喷射泵驱动下在圆柱形管内高速流动，流速可达2m/s以上，液体流动 状态由层流转变为紊流，可以彻底解决水平段砂运移的问题；在竖直井段部分高压冲砂动 力液由冲砂管内输入井下，高含砂混合液由冲砂管和衬管之间的环空输出，实现与地面常 规冲砂流程的对接。(3)井下泵采用反循环水力喷射泵，并设计冲砂喷嘴，使冲砂、排砂相结合，实现水 平井负压冲砂。动力液由双管环空输入井下后分为两部分一部分经冲砂喷嘴以100m/S以 上的流速正向喷出，射流在井筒内充分扩散，使水平段沉砂充分悬浮于冲砂液中；另一部分 驱动井下反循环水力喷射泵工作将高含砂液排出，并在井底形成负压。乏动力液与高含砂 液的混合液在下部水平井段部分通过所述反循环水力喷射泵吸入后，在水平井段部分由同 心管柱的内层管内输出井筒，内层管内液体在井下喷射泵驱动下高速流动，流速可达2m/s 以上，可以彻底解决水平井段砂运移的问题。如图1所示，是本发明结构示意图，其中1_衬管；2-冲砂管；3-交叉流道密封器； 4_外层管柱；5-内层管柱；6-套管；7-反循环水力喷射泵；8-泵吸入口 ；9-冲砂喷嘴。下 面结合附图进一步说明。参看图1，高压冲砂动力液由竖直井段部分的冲砂管2内输入井下，通过交叉流道 密封器3转换到外层管柱4与内层管柱5之间的环形流道内，驱动井下反循环水力喷射泵 7工作；乏动力液与高含砂液的混合液由水平井段部分的内层管柱5输出，混合液在反循环 水力喷射泵7驱动下在圆柱形管内高速流动，流速可达2m/s以上，可以彻底解决水平段砂运移的问题，之后经3转换流道后，由衬管1和冲砂管2之间的环空输出，实现与地面常规 冲砂流程的对接。井下采用反循环水力喷射泵7，设冲砂喷嘴9，如图2所示，是本发明实施例一种反 循环水力喷射泵外工作筒示意图，动力液由双管环空输入井下后分为两部分一部分经冲 砂喷嘴9以100m/S以上的流速正向喷出，射流在井筒内呈扇形扩散，使水平段沉砂充分悬 浮于冲砂液中；另一部分经水力喷射泵喷嘴驱动井下喷射泵7工作将高含砂液排出，并在 井底形成负压。本发明上述技术方案具有如下有益效果(1)能够实现常规出砂井的负压冲砂。 (2)冲砂、排砂相结合，能够实现出砂水平井的负压冲砂，彻底解决出砂水平井冲砂、井底沉 砂清理问题，并有效避免井底沉砂进地层。 以上所述的具体实施方式
，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步 详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式
而已，并不用于限定本发明 的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含 在本发明的保护范围之内。
权利要求
一种水平井冲砂装置，其特征在于，所述水平井冲砂装置的井下管柱为同心双管冲砂管柱，所述同心双管冲砂管柱分为上部竖直井段部分和下部水平井段部分，包括外层管柱(4)与内层管柱(5)；其中，所述上部竖直井段部分设交叉流道密封器(3)以实现流道转换，在所述上部竖直井段部分冲砂动力液由冲砂管(2)输入，通过所述交叉流道密封器(3)后转换到外层管柱(4)与内层管柱(5)之间的环形流道内，驱动所述下部水平井段部分的反循环水力喷射泵(7)工作，在所述下部水平井段部分乏动力液与高含砂液的混合液经所述反循环水力喷射泵(7)吸入后，由所述内层管柱(5)输出，然后通过所述交叉流道密封器(3)后转换到冲砂管(2)和衬管(1)之间的环空输出，实现与地面常规冲砂流程的对接。
2.如权利要求1所述水平井冲砂装置，其特征在于，所述反循环水力喷射泵(7)包括冲 砂喷嘴(9)和泵吸入口(8)。
3.如权利要求1所述水平井冲砂装置，其特征在于，所述冲砂动力液输入井下后分为 两部分一部分经所述冲砂喷嘴(9)以100m/S以上的流速正向喷出，射流在井筒内呈扇形 扩散，使水平段沉砂 悬浮于所述冲砂动力液中，形成所述乏动力液与高含砂液的混合液；另 一部分驱动所述反循环水力喷射泵(7)工作，所述乏动力液与高含砂液的混合液通过所述 反循环水力喷射泵(7)的泵吸入口(8)吸入后，由所述内层管柱(5)输出，并在井底形成负 压。
4.如权利要求1所述水平井冲砂装置，其特征在于，所述乏动力液与高含砂液的混合 液在所述内层管柱(5)内高速流动，流速达2m/s以上，液体流动状态由层流转变为紊流。
全文摘要
本发明提供一种水平井冲砂装置，所述水平井冲砂装置的井下管柱为同心双管冲砂管柱，所述同心双管冲砂管柱分为上部竖直井段部分和下部水平井段部分，包括外层管柱4与内层管柱5；其中，所述上部竖直井段部分设交叉流道密封器3以实现流道转换，在所述上部竖直井段部分冲砂动力液由冲砂管2输入，通过所述交叉流道密封器3后转换到外层管柱4与内层管柱5之间的环形流道内，驱动所述下部水平井段部分的反循环水力喷射泵7工作，在所述下部水平井段部分乏动力液与高含砂液的混合液经所述反循环水力喷射泵7吸入后，由所述内层管柱5输出，然后通过所述交叉流道密封器3后转换到冲砂管2和衬管1之间的环空输出，实现与地面常规冲砂流程的对接。
文档编号E21B21/12GK101967962SQ20101050103
公开日2011年2月9日 申请日期2010年10月9日 优先权日2010年10月9日
发明者刘占广, 刘德铸, 梁兴, 王刚, 王文钢, 罗玉泉, 高兰 申请人:中国石油天然气股份有限公司